一種用于海洋工程水池假底布置的定位裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于海洋工程技術(shù)領(lǐng)域的定位裝置，尤其涉及一種用于海洋工程 水池假底布置的定位裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 海洋工程水池是海洋工程研宄的重要設(shè)備，主要擔(dān)負(fù)著海洋結(jié)構(gòu)物模型試驗(yàn)的任 務(wù)，在海洋工程領(lǐng)域的研宄中發(fā)揮著舉足輕重的作用。為了模擬不同水深的海洋環(huán)境，海洋 工程水池通常會(huì)安裝整體可升降的大面積假底。通過假底的升降，可以調(diào)節(jié)不同的試驗(yàn)水 深，從而模擬不同水深的海洋環(huán)境。
[0003] 在模型試驗(yàn)中，假底用以模擬真實(shí)海洋環(huán)境中的海底。在實(shí)際海洋作業(yè)生產(chǎn)活動(dòng) 中，海洋結(jié)構(gòu)物大多通過錨泊系統(tǒng)進(jìn)行定位，其錨鏈的一端固定在海洋結(jié)構(gòu)物上，另一端， 固定在海底。在模型試驗(yàn)中，會(huì)將根據(jù)試驗(yàn)縮尺關(guān)系計(jì)算出錨鏈在假底上的坐標(biāo)，并在該假 底上找到對應(yīng)的點(diǎn)，作為模型試驗(yàn)錨泊系統(tǒng)的海底錨泊點(diǎn)。
[0004] 在模型試驗(yàn)準(zhǔn)備階段，需要在假底上找到各個(gè)錨鏈的錨泊點(diǎn)，并做好標(biāo)記，便于試 驗(yàn)時(shí)布置錨鏈?，F(xiàn)有的定位方法通常是先將假底升出水面，然后在假底上量尺、劃線、定位， 找到錨泊點(diǎn)，并做相應(yīng)標(biāo)記。雖然這種方法簡單、直觀，但操作非常繁瑣，通常需要由3-4人 在假底上操作，效率低，且其精度也較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、 操作快捷、定位精度高、工作效率高、工作穩(wěn)定的用于海洋工程水池假底布置的定位裝置。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于海洋工程水池假底布置的定位裝置，包 括：
[0007] 激光發(fā)射系統(tǒng)，所述激光發(fā)射系統(tǒng)包括激光發(fā)射器，所述激光發(fā)射器用于提供激 光光束；
[0008]旋轉(zhuǎn)平臺(tái)系統(tǒng)，所述旋轉(zhuǎn)平臺(tái)系統(tǒng)包括兩自由度旋轉(zhuǎn)臺(tái)，所述兩自由度旋轉(zhuǎn)臺(tái)用 于搭載所述激光發(fā)射器，并使所述激光光束具有空間任意指向性；
[0009] 控制與計(jì)算系統(tǒng)，所述控制與計(jì)算系統(tǒng)用于根據(jù)給定的坐標(biāo)計(jì)算出所述兩自由度 旋轉(zhuǎn)臺(tái)需要轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，并控制所述兩自由度旋轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)，使所述激光發(fā)射器發(fā)出的所 述激光光束能夠準(zhǔn)確地指示水池假底上給定的坐標(biāo)。
[0010] 進(jìn)一步地，所述激光發(fā)射系統(tǒng)還包括激光控制器，所述激光控制器設(shè)置在所述激 光發(fā)射器的內(nèi)部，用于控制所述激光發(fā)射器的開關(guān)和所述激光光束的強(qiáng)度。
[0011] 進(jìn)一步地，所述兩自由度旋轉(zhuǎn)臺(tái)包括第一旋轉(zhuǎn)電機(jī)和第二旋轉(zhuǎn)電機(jī)，所述第一旋 轉(zhuǎn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸和所述第二旋轉(zhuǎn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸相互垂直，所述第一旋轉(zhuǎn)電機(jī)和所述第二旋 轉(zhuǎn)電機(jī)能夠分別沿各自對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)軸360°旋轉(zhuǎn)。
[0012] 進(jìn)一步地，所述旋轉(zhuǎn)平臺(tái)系統(tǒng)還包括轉(zhuǎn)角位置傳感器，所述轉(zhuǎn)角位置傳感器設(shè)置 在所述兩自由度旋轉(zhuǎn)臺(tái)的內(nèi)部，所述轉(zhuǎn)角位置傳感器能夠精確地測量實(shí)時(shí)的所述第一旋轉(zhuǎn) 電機(jī)和所述第二旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)位置，并將所述轉(zhuǎn)動(dòng)位置傳輸給所述控制與計(jì)算系統(tǒng)。
[0013] 進(jìn)一步地，所述控制與計(jì)算系統(tǒng)包括控制終端、計(jì)算機(jī)和控制解算軟件；所述控制 終端用于控制所述計(jì)算機(jī)運(yùn)行所述控制解算軟件；所述控制解算軟件具有的功能包括參數(shù) 校驗(yàn)與標(biāo)定、參數(shù)輸入與解算、激光源控制、旋轉(zhuǎn)臺(tái)電機(jī)控制。
[0014] 進(jìn)一步地，所述參數(shù)校驗(yàn)與標(biāo)定指的是所述控制解算軟件通過對水池假底上已知 坐標(biāo)的標(biāo)定，利用已知的坐標(biāo)和對應(yīng)的電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度，解算出所述兩自由度旋轉(zhuǎn)臺(tái)自身的 坐標(biāo)與姿態(tài)參數(shù)。
[0015] 進(jìn)一步地，所述參數(shù)輸入與解算指的是手動(dòng)輸入水池假底上需要指示的坐標(biāo)后， 所述控制解算軟件能夠自動(dòng)解算出與之對應(yīng)的所述第一旋轉(zhuǎn)電機(jī)和所述第二旋轉(zhuǎn)電機(jī)所 需的旋轉(zhuǎn)角度。
[0016] 進(jìn)一步地，所述激光源控制指的是所述控制解算軟件對所述激光發(fā)射器實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程 手動(dòng)或自動(dòng)開啟、關(guān)閉的控制。
[0017] 進(jìn)一步地，所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)電機(jī)控制指的是所述控制解算軟件能夠手動(dòng)或自動(dòng)控制所 述第一旋轉(zhuǎn)電機(jī)和所述第二旋轉(zhuǎn)電機(jī)到達(dá)任意方位角。
[0018] 進(jìn)一步地，所述激光發(fā)射器具有高精度、準(zhǔn)直性好、可以遠(yuǎn)程控制等特點(diǎn)，同時(shí)所 述激光發(fā)射器發(fā)射的激光能量保持在人可以安全接觸的范圍內(nèi)，對人體無害。
[0019] 進(jìn)一步地，所述第一旋轉(zhuǎn)電機(jī)和所述第二旋轉(zhuǎn)電機(jī)均具有轉(zhuǎn)動(dòng)范圍大、控制精度 高、步長小等特點(diǎn)，同時(shí)具備一定的防塵防潮性能，適用于海洋工程水池的特殊工作環(huán)境。
[0020] 本發(fā)明還提供了一種如上述任意一種定位裝置對海洋工程水池假底進(jìn)行定位的 方法，包括如下步驟：
[0021] 第一步，將所述旋轉(zhuǎn)平臺(tái)系統(tǒng)固定于水池假底頂部的固定位置，并保證所述兩自 由度旋轉(zhuǎn)臺(tái)中的第一旋轉(zhuǎn)電機(jī)處于水平位置，從而使所述激光發(fā)射器發(fā)出的激光光束能夠 沒有遮擋地覆蓋水池假底的所有范圍；
[0022] 第二步，在所述水池假底旁設(shè)置所述控制與計(jì)算系統(tǒng)，利用所述控制與計(jì)算系統(tǒng) 控制所述兩自由度旋轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)，使所述激光發(fā)射器發(fā)出的激光光束對準(zhǔn)已知的水池假底 的固定參考點(diǎn)，運(yùn)行標(biāo)定程序，解算出所述兩自由度旋轉(zhuǎn)臺(tái)自身的坐標(biāo)與姿態(tài)參數(shù)；
[0023] 第三步，輸入需要指示的坐標(biāo)，所述控制與計(jì)算系統(tǒng)根據(jù)給定的坐標(biāo)計(jì)算出所述 兩自由度旋轉(zhuǎn)臺(tái)需要轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，并控制所述兩自由度旋轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)，使所述激光發(fā)射器 發(fā)出的激光光束準(zhǔn)確地指示與所述給定的坐標(biāo)對應(yīng)的假底位置，從而完成假底定位工作。
[0024] 本發(fā)明的有益效果是：
[0025] 本發(fā)明的一種用于海洋工程水池假底布置的定位裝置，利用激光直線傳播等特 點(diǎn)，由兩部無級(jí)變速電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，可以精確地在假底上指示任意坐標(biāo)的位置，定位清晰，功 能明確，結(jié)構(gòu)組成容易實(shí)現(xiàn)。與現(xiàn)有的假底人工定位方式相比，本裝置精度高、操作簡單、快 捷、節(jié)省人力，大幅提高試驗(yàn)效率。與其他領(lǐng)域應(yīng)用的GPS定位等裝置相比，本裝置結(jié)構(gòu)簡 單，實(shí)用性強(qiáng)，造價(jià)低廉，精度較高。
[0026] 以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說明，以 充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。
【附圖說明】
[0027] 圖1是本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的用于海洋工程水池假底布置的定位裝置的結(jié) 構(gòu)示意圖；
[0028] 圖2是本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的兩自由度旋轉(zhuǎn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029] 圖3是本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的算法原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 如圖1所示，本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例提供了一種用于海洋工程水池假底布置的 定位裝置，其結(jié)構(gòu)包括激光發(fā)射系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)平臺(tái)系統(tǒng)、控制與計(jì)算系統(tǒng)。其中控制與計(jì)算系 統(tǒng)設(shè)置在水池假底100旁邊，包括控制終端11、計(jì)算機(jī)12和控制解算軟件。控制終端11用 于控制計(jì)算機(jī)12運(yùn)行控制解算軟件。
[0031] 旋轉(zhuǎn)平臺(tái)系統(tǒng)通過網(wǎng)線13與控制終端11連接，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)系統(tǒng)包括兩自由度旋轉(zhuǎn) 臺(tái)21和轉(zhuǎn)角位置傳感器，兩自由度旋轉(zhuǎn)臺(tái)21設(shè)置在水池假底100的頂部，比如本實(shí)施例 中，兩自由度旋轉(zhuǎn)臺(tái)21固定在水池假底100頂部的房頂200上。兩自由度旋轉(zhuǎn)臺(tái)21包括 第一旋轉(zhuǎn)電機(jī)211和第二旋轉(zhuǎn)電機(jī)212,第一旋轉(zhuǎn)電機(jī)211的旋轉(zhuǎn)軸和第二旋轉(zhuǎn)電機(jī)212 的旋轉(zhuǎn)軸相互垂直，第一旋轉(zhuǎn)電機(jī)211和第二旋轉(zhuǎn)電機(jī)212能夠分別沿各自對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)軸 360°旋轉(zhuǎn)。本實(shí)施例的第一旋轉(zhuǎn)電機(jī)211和第二旋轉(zhuǎn)電機(jī)212均具有轉(zhuǎn)動(dòng)范圍大、控制 精度高、步長小等特點(diǎn)，同時(shí)具備一定的防塵防潮性能，適用于海洋工程水池的特殊工作環(huán) 境。旋轉(zhuǎn)平臺(tái)系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)角位置傳感器設(shè)置在兩自由度旋轉(zhuǎn)臺(tái)21的內(nèi)部，能夠精確地測量 出實(shí)時(shí)的第一旋轉(zhuǎn)電機(jī)211和第二旋轉(zhuǎn)電機(jī)212的轉(zhuǎn)動(dòng)位置，并將該轉(zhuǎn)動(dòng)位置傳輸給控制 與計(jì)算系統(tǒng)。
[0032] 激光發(fā)射系統(tǒng)包括激光發(fā)射器31和激